595

Задание №1 Измерение сопротивления защитного заземления

Заземлением называется - преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки системы электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. Соответственно, защитное заземление – это заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности /4/.

Принцип действия защитного заземления (рис. 2): снижение до безопасных значений напряжения прикосновения, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциала за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземленного оборудования. Это выравнивание происходит вследствие стекания тока в землю, JЗ, через проводник, находящийся в непосредственном контакте с землей и имеющий определенную величину сопротивления, RЗ, этому току. При этом потенциал заземленного оборудования становится равным:

где UФ – фазовое напряжение, UФ=220 В; Rф, Rн – сопротивление фазного и нулевого проводов от источника до потребителя соответственно, Ом.

Рис. 2. Принципиальная схема защитного заземления.

Если обеспечить величину сопротивления защитного заземления значительно меньшей величины сопротивления фазы, RФ, то при протекании тока через заземлитель на оборудовании будет потенциал, меньший потенциала UФ, а именно:

Зонд предназначен для включения вольтметра, измеряющего падение напряжения на испытуемом заземлителе.

Расстояние между испытуемым, зондом и вспомогательным заземлителями должно быть не менее 20 м.

Величина RВСП не более десятикратной величины нормированного значения сопротивления заземляющего устройства.

Сопротивление заземлителя составляет:

где UЗ - полное падение напряжения на испытуемом заземлителе относительно нулевого потенциала; JЗ - величина тока, проходящего через испытуемый заземлитель.

Если сопротивление обмотки вольтметра не превышает более чем в 100 раз сопротивления заземлителя, то падение напряжения определяется по формуле:

где UВ -напряжение, показываемое вольтметром, В; RЗОНД-сопротивление зонда,Ом;RВ-внутреннеесопротивлениевольтметра,Ом.

Порядок работы

1.Включить стенд, моделирующий схему, изображенную на рис. 6.

2.По заданию преподавателя установить тип грунта.

3.Ручкой реостата К установить напряжение на RИСП и снять показания амперметра.

4.Результаты занести в таблицу 3.

5.Определить сопротивления заземлителя по формуле (9).

6.Сделать вывод: для каких электроустановок в соответствии с

ГОСТ 12.1.030-81 применимо заземляющее устройство в качестве защитного:

-для установок напряжением до 1кВ с заземленной нейтралью при междуфазном напряжении 220 В, 380 В, 660 В;

-для установок напряжением выше 1 кВ с заземленной нейтралью;

-для установок напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью;

-для установок напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью, если заземляющее устройство одновременно используется и для установок более 1 кВ;

- определить величину тока протекающего через человека используя формулу (5).

Рис. 6. Принципиальная схема лабораторной установки по определению сопротивления заземлителя.

Таблица 3.

№ № грунта JЗ, А UВ, В UЗ, В RЗОНД,Ом RВ, Ом RИСП, Ом RИСП СР., Ом

1

2

3

Задание №2.

Определение величины удельного сопротивления грунта

Определение величины удельного сопротивления грунта определяется в соответствии с ГОСТ 9.602-89 «Общие требования к защите от коррозии». Знание данной характеристики, позволяет проектировать эффективные системы защитного заземления. Величина удельного сопротивления грунта определяет интенсивность растекания тока в земле, что будет влиять на эффективность работы заземлителя. Так, в условиях мерзлоты для повышения

Порядок работы

1.Собрать установку для определения удельного электрического сопротивления грунта (см. рис. 7.).

2.Грунт увлажнить до полного влагонасыщения, а в глинистых до достижения мягкопластичного состояния. При пробе грунта

Таблица 4.

Задание №3.

Анализ прикосновения в сетях с заземленной нейтралью

При однофазном включении человека в электрическую сеть степень опасности не одна и та же: она зависит от того, имеет установка заземление нейтральной точки источника или нет. Если нейтральная точка заземлена, то значение ее потенциала близко значению потенциала земли; тогда при включении на одну фазу

а величина тока, протекающего через тело человека, будет определяться:

где R0 – сопротивление заземления нейтрали, R0=4,7 Ом; Rh=1 кОм. В аварийном режиме, который характеризуется тем, что одна из

фаз замкнута на землю, напряжение под которое попадет человек:

а величина тока, протекающего через тело человека, составит:

где RЗМ=20 Ом.

Наиболее эффективным методом защиты при включении человека в такую электрическую сеть является хорошая изоляция от земли.

Порядок работы

1. Отжать кнопки S2…S7, S9. Положение переключателя S8 – любое.

2.Включите тумблеры СЕТЬ и S1 ( верхнее положение ВКЛ). Пользуясь переключателем S8, измерьте линейное Ul (А-В) и фазное UФ (А-N) напряжение.

3.Занесите в таблицу 5 полученные результаты измерений.

4.Переключатель S9 поставьте в положение «А», имитируя прикосновение человека к фазе А, а переключатель S8 – в положение «А-1» и снимите показания вольтметра и миллиамперметра, показывающих напряжение прикосновения, Uпр, и ток через человека, Jh, при прикосновении к фазе «А» в нормальном режиме работы сети (см. рис. 8).

5.Результаты замеров занесите в табл. 5.

6.Убедитесь, что при измерении параметров сети значения Uпр, и Jh в сети с заземленной нейтралью не изменяются, для чего установите различные значения сопротивления изоляции и емкости фаз (кнопки S2…S7).

7.Кнопкой Кн1 замкните фазу «В» на «землю» и снимите показания вольтметра и амперметра при прикосновении к исправной фазе «А» при аварийном режиме фазы «В» (рис. 9).

8.Рассчитайте напряжения прикосновения и тока через человека для различных условий работы сети, пользуясь выражениями (15), (16), (17) и (18). Занесите полученные данные в табл.5.

9.Проведите анализ полученных результатов:

-под каким напряжением окажется человек, прикоснувшийся к двум фазам;

-под каким напряжением оказывается человек, прикоснувшийся к одной из фаз при нормальном режиме работы сети;

-сравните степень опасности прикосновения человека к одной фазе при нормальном и аварийном режимах работы сети;

-сравните полученные значения Jh с «критериальными» токами и дайте оценку состояния человека;

-сравните расчетные и экспериментальные данные.

Таблица 5.

Задание №4 Анализ прикосновения в сетях с изолированной нейтралью

В случае включения человека на одну из фаз в установке, имеющей изолированную нейтральную точку, то ток пройдет от места контакта через руку и тело, затем через ноги, обувь и несовершенную изоляцию проводов к двум другим фазам. В этом случае в электрическую цепь, кроме сопротивления самого человека, его обуви и пола, включается сопротивление изоляции проводов других фаз. При замыкании одной из фаз на землю (аварийный режим) и малом значении переходного сопротивления (имеются хорошо проводящий пол и обувь), то такое включение по степени опасности равноценно двухфазному включению человека.

Порядок работы

1.Отжатькнопки S2…S7, S9.ПоложениепереключателяS8 – любое.

2.Включите тумблеры СЕТЬ (верхнее положение ВКЛ).

3.Тумблер S1 отключен (нижнее положение).

4.Переключателями S2, S4, S6 установите сопротивление изоляции фаз R1, R2, R3, равное 10 кОм, а емкости фаз С1, С2, С3 с помощью переключателей S3, S5, S7 равными 0. Переключатель S9 установите в положение «А», а переключатель S8 в положение «А-1» и запишите в табл.5 напряжение прикосновения Uпр и ток через тело человека Jh в нормальном режиме сети. При этих же условиях снимите Uпр и Jh при значениях сопротивления изоляции фаз, равных 20, 30 и 40 кОм.

5.Переключателями S3, S5, S7 установите емкости фаз С1, С2, С3 относительно «земли» величиной 1мкФ и снимите значения Uпр и Jh при условии R1=R2=R3= 40 кОм. Затем при этом же условии снимите значение Uпр и Jh емкостей в фазах, равных 2 и 3 мкФ. Занесите полученные результаты замеров в табл.6.

6.Переключателями S3, S5, S7 установите емкости фаз, равны 0. Кнопкой Кн1 замкните фазу В на «землю» и запишите в табл. 6 значения Uпр и Jh человека, прикоснувшегося к фазе А при аварии в фазе В.

Таблица 6.

7.По данным измерений постройте график зависимости тока через тело человека Jh от величины сопротивления изоляции фаз при емкости фаз, равной 0, и график зависимости Jh от величины емкости фаз при сопротивлении изоляции фаз, равном 40 кОм.

8.Проведите анализ полученных результатов и сделайте выводы о степени опасности прикосновения к фазе сети с изолированной

нейтралью:

-с различным сопротивлением изоляции проводов фаз сети;

-с различной емкостью проводов относительно «земли»;

-сравнитестепеньопасностипринормальномиаварийномрежимахфаз;

-сравните протекающие через человека токи с «критериальными»;

-сопоставьте расчетные и экспериментальные данные.